[发明专利]具有电气和/或电子构件的模块中的热虹吸冷却器组件

说明书

技术领域

本发明涉及从电气和电子构件中移除热。具体而言，本发明涉及电气和/或电子系统的模块，以及具有包括至少两个模块的机柜的电气和/或电子系统。

背景技术

在运行中必须冷却电气和电子装置或系统，以便避免装置(具体而言，具有机柜的电气和/或电子系统中的电气和电子装置)的极端温度和随之引起的失效。电气和电子应用的特征不仅在于装置有高的发热速率，而且还在于高的功率密度，即，热通量。

通过使用大量同样的单元，可用模块化的方式建立待插入机柜中的中压功率电子转换器，以有利于有柔性和经济的生产、对顾客而言专有的构造和维护。功率转换器的一种拓扑可由大量相同的基元(cell)组成，其中，各个基元在功能上由两个开关和一个电容器组成。开关可为具有反并联二级管的IGBT。可获得呈IGBT模块的形式的两种开关。可平联地放置若干个IGBT模块，以提高电流定额。

用于冷却机柜中的电气或电子装置的空气冷却系统可包括从底板延伸的成阵列的翅片，并且可能需要用于强制对流的至少一个风扇，以便通过将热卸放到远离电气或电子装置的位置来减小电气或电子装置的热负荷。

发明内容

本发明目标可看作是允许从电气和电子构件中进行改进、高效且柔性的热移除。

此目标由根据独立权利要求的电气和/或电子系统的模块和具有机柜的电气和/或电子系统实现，机柜包括至少两个模块。根据从属权利要求，另外的实施例是明显的。

根据本发明的实施例，提供一种电气和/或电子系统的模块。该模块包括具有入口和出口的引导结构，入口用于接收冷却空气流，出口用于此后在模块的运行状态中释放冷却空气。引导结构构造成在模块的运行状态中，引导冷却空气通过入口，从入口通过模块，以及此后通过出口。提供包括蒸发器的热虹吸冷却器，蒸发器用于接收由模块的至少一个电气和/或电子构件在模块的运行状态中产生的第一热负荷。热虹吸冷却器包括用于在模块的运行状态中将所述第一热负荷的大部分传递给所述冷却空气的冷凝器。蒸发器围绕倾斜轴线相对于冷凝器倾斜大致以倾斜角度。至少一个电气和/或电子构件能够热连接到蒸发器的平面式第二面上，使得至少一个电气和/或电子构件位于入口和出口之间。通过这么做，使至少一个电气和/或电子另外被冷却空气流冷却变得可行。

另外，蒸发器包括在蒸发器的第二面下方且与第二面并排地延伸的多个第一管道。在蒸发器的优选实施例中，蒸发器的第一管道在尺寸上设置成使得冷却剂能够通过对流沸腾而蒸发，从而促进热虹吸热交换器的良好的整体热效率。

冷凝器布置在入口和出口之间，使得在模块的运行状态中，所述冷却空气的主要部分沿横向于冷凝器的平面形第一面的流向流过冷凝器，以将第一热负荷的大部分传递给冷却空气。为了允许冷却空气流的主要部分流过冷凝器，冷凝器的特征在于例如在结构元件之间具有开口的格栅状结构。开口形成用于冷却空气流的接触表面，而格栅型冷凝器的内表面则形成用于热虹吸器内的相变冷却剂的接触表面。

可提供这种具有热虹吸冷却器(其中，蒸发器相对于冷凝器倾斜)的模块，以在模块的内部提供对空气流开放的大横截面积，或者换句话说，通过相对于冷凝器倾斜蒸发器来挡住模块的少量空气流横截面，使得在经过冷凝器之后，可实现冷却空气的小压降，并且可使整个模块实现为较小、较廉价且不那么吵杂。通过提供这种模块，可高效地利用模块中的空间，以及因此可实现高紧凑性，并且可通过提供这种热虹吸冷却器来实现电气和/或电子构件(诸如IGBT)和模块的高冷却性能。这种模块可允许经济、高效且柔性地冷却模块，同时确保模块的紧凑设计。